一种铝镁碳砖及其制备方法与流程

本发明涉及铝镁碳砖，尤其涉及一种铝镁碳砖及其制备方法。

背景技术：

1、随着工业的发展，对各种建筑和工业材料的需求也日益增长，在众多的材料中，铝镁碳砖因其出色的耐热、耐腐蚀和耐磨性能而广受欢迎，成为了冶金、化工、建筑等领域的首选材料，传统的铝镁碳砖主要是通过高温烧结技术制得，但这一技术的高能耗、高排放及其对砖块内部结构和性能的限制已经越来越难以满足现代工业的要求。

2、为了解决上述问题，科研人员致力于研究新的制砖技术，希望能够在较低的能耗下获得更高质量的铝镁碳砖，在众多研究中，利用生物化学反应原理来促进砖块的固化和成型逐渐受到关注，特别是，利用特定菌株，如bacillus subtilis，来促进砖块材料间的结合，从而得到具有更优化的内部结构和性能的铝镁碳砖。

3、但是，仅仅依靠生物化学反应很难获得满足实际应用要求的铝镁碳砖，因此，需要进一步的工艺优化和技术创新，以确保砖块的高品质和长期稳定性，例如，选择适当的结合剂、优化烧结条件、引入后处理技术等，都是提高铝镁碳砖性能的关键步骤。

4、综上所述，开发一种集生物化学和传统工艺于一体的新型铝镁碳砖制备方法，既可以降低生产成本，又能确保砖块的高性能，对于满足现代工业的需求具有重要意义。

技术实现思路

1、基于上述目的，本发明提供了一种铝镁碳砖及其制备方法。

2、一种铝镁碳砖，包括铝源、镁源、碳源、结合剂以及抗氧化剂，其中各成分按照质量百分比为，

3、铝源：39％-58.9％；

4、镁源：30％-40％；

5、碳源：10％-15％；

6、结合剂：1％-5％；

7、抗氧化剂：0.1％-1％。

8、进一步的，所述铝源为氧化铝或硫酸铝；镁源为氧化镁或硫酸镁，碳源为天然石墨或合成石墨；结合剂为硅酸盐、磷酸盐或硼酸盐；抗氧化剂为硝酸锌或硫酸镍。

9、一种铝镁碳砖的制备方法，包括以下步骤：

10、s1：按照所需比例选择适量的铝源、镁源、碳源、结合剂和抗氧化剂备用；

11、s2：将准备好的铝源、镁源和碳源混合在一起进行搅拌，形成混合物a；

12、s3：在混合物a中添加特定菌株，利用它们释放的酶或生物分子促进铝、镁和碳源之间的结合；

13、s4：接着加入准备好的结合剂进行混合搅拌，形成混合物b，以增强铝镁碳砖的结合强度；

14、s5：将混合物b放入炉中进行高温烧结处理，形成坚硬的铝镁碳砖；

15、s6：将烧结后的铝镁碳砖从炉中取出，自然冷却至室温并涂抹抗氧化剂完成砖块制备；

16、s7：对制备好的砖块进行质量检测。

17、进一步的，所述s2步骤中搅拌具体为采用高速搅拌机在1000转/分钟的转速下进行连续搅拌，其中，在开始的10分钟内，首先加入铝源，确保其完全分散；接下来在30分钟内逐渐加入镁源，确保其与氧化铝充分混合；在最后的60分钟内加入碳源，继续搅拌至完全均匀，形成均一的浆状混合物a；在整个搅拌过程中，维持混合物a的温度在25℃。

18、进一步的，所述s3步骤中特定菌株采用细菌bacillus subtilis作为特定菌株，具体添加步骤为：

19、s31：将bacillus subtilis细菌溶液调整至1x10^9cfu/ml的浓度，并缓慢加入到前述浆状混合物a中进行搅拌，其中bacillus subtilis细菌溶液与混合物a的比例为1:100；

20、s32：随后，将加入细菌的浆状混合物a放置在温度为30-35℃、湿度为80％-90％的恒温恒湿孵化箱中；

21、s33：在孵化过程中，每12小时轻轻搅拌一次，以确保细菌均匀分布并促进氧化铝、氧化镁和天然石墨之间的生物化学结合；

22、s34：36小时后，检测浆状物的固化程度，确保其已经形成了初步的固化结构。

23、进一步的，所述s4步骤中加入结合剂进行混合搅拌具体包括：

24、s41：根据所选结合剂，将其与纯净水按照1:3的质量比溶解，制备成浓度为25％的结合剂溶液；

25、s42：将s34步骤中初步固化结构的物料放入高速搅拌机中，并缓慢加入结合剂溶液；

26、s43：在800转/分钟的转速下连续搅拌10-20分钟，形成混合物b；

27、s44：将混合物b放置于室温下静置2小时，以完成初步的固化过程。

28、进一步的，所述s5步骤中高温烧结处理具体包括：

29、s51：将s4步骤中得到的初步固化物料放入电阻炉内，并设置预热程序，将温度从室温逐渐升高到800℃，预热时间为1小时；

30、s52：在预热后，进一步加热至烧结温度范围的起始值1200℃，并保持此温度20分钟，使材料逐步适应高温条件；

31、s53：继续加热至1500℃的烧结温度，保持该温度并烧结2小时，以确保材料之间的充分结合和晶体生长。

32、进一步的，所述s6具体包括以下子步骤：

33、s61：将烧结后的铝镁碳砖被置于通风良好、阴凉的环境中，以自然方式冷却，确保每小时的温度下降不超过5℃，以减少因热应力产生的内部裂纹；

34、s62：当砖块温度降至室温时，开始涂抹处理前，先使用气枪吹扫砖块表面，确保其无尘、无油，并且完全干燥；

35、s63：将备好的抗氧化剂与脱离子水按1:100的质量比混合，得到抗氧化剂溶液；

36、s64：使用软刷均匀地涂抹上述抗氧化剂溶液至铝镁碳砖的每一个表面，涂抹量为每平方厘米10微升，确保完全覆盖；

37、s65：在涂抹完成后，将铝镁碳砖再次置于通风良好的环境中，自然干燥2小时，确保抗氧化剂完全固定于砖块表面。

38、进一步的，所述s7步骤中质量检测包括：

39、硬度检测，利用布氏硬度计对铝镁碳砖的表面硬度进行测量，确保其硬度值在hb90-hb120之间；

40、密度检测，采用浸水法对砖块的密度进行测量，确保其密度值在2.8g/cm^3至3.2g/cm^3的范围内；

41、热膨胀系数检测，使用热膨胀系数测定仪在25℃至800℃的温度范围内对砖块进行测量，确保其线热膨胀系数在6.5x10^-6/℃至8.5x10^-6/℃之间；

42、耐腐蚀性检测，将铝镁碳砖置于5％的盐酸溶液中浸泡24小时，然后取出、干燥并对其重量进行对比，确保其质量损失不超过1.5％；

43、耐热震性检测，将铝镁碳砖在1000℃的高温下保持2小时，然后迅速移至室温环境中冷却，重复此过程5次，确保砖块无裂纹或明显损伤现象。

44、本发明的有益效果：

45、本发明，通过引入bacillus subtilis菌株，能够在相对较低的温度下实现砖块材料之间的紧密结合，这既降低了生产中的能耗，又减少了环境污染，而这种生物化学结合方法所形成的砖块内部结构，更为均匀和致密，从而赋予了铝镁碳砖更高的抗压强度和耐磨性。

46、本发明，通过对砖块进行自然冷却并涂抹抗氧化剂的处理，大大提高了其抗氧化性和使用寿命，此外，对于完成品的质量检测环节的细致入微，确保了每块砖块都满足严格的质量标准，为用户提供了更为可靠和持久的产品选择，总体上，这种新型的制砖方法不仅提升了砖块的物理和化学性能，同时也为生产者带来了显著的经济效益。